爱华网摘要：氢能是理想的低污染、零污染车用能源；长远看，氢能将是可再生能源利用的重要桥梁。氢能并不遥远，氢燃料电池和氢内燃机汽车技术上已经能够实施，氢氧切割机等马上可以商业化。中国应尽快制定发展氢能源的国家路线图，善用政策支持，把氢能中能够商业化的部分率先做起来。 现在可以说是能源的“战国时期”。除了传统能源仍在继续发挥重要作用，太阳能、风能、甲醇、乙醇、二甲醚等等令人眼花缭乱的新能源也走入了人们的视野。 用清洁、低碳的新能源替代化石能源，被视为能源的第三次革命。人类历史上第一次能源革命是用煤炭取代柴薪。柴薪数量少、能量密度不够大，煤炭的利用推动了蒸汽机的产生，带来了工业革命，生产力的发展随之突飞猛进。第二次能源革命，石油、天然气慢慢取代煤，成为主导能源，因为人们发现液体能源和气态能源比固态能源更好、更方便。而正在进行中的第三次能源革命——清洁、低碳能源替代传统化石能源，一个最主要的推动原因则是环境污染和气候变化。当然，其中也伴随着化石能源资源量有限的问题，但这并不是最迫切的因素，因为至少煤还能用上百年。
一、对新能源的发展国家要合理规划 当前中国也兴起了新能源热潮，我认为这是件非常好的事。因为现在我国能源供应中煤炭占到了70%左右，要降低对煤的依赖，惟一的办法就是发展新能源。金融危机之后各个行业开展救市，我国也搞了四万亿经济刺激计划，政府应该趁着这个机会扶持新能源产业，进行新的规划，打开新的局面。 新能源产业出现热潮虽然是好事，但我们也要合理规划，脚踏实地地发展。比如说核能，的确是清洁、高效的能源，应当予以大力支持。但现在一下子上了那么多核电站，就会面临着核原料供应、核废料处置的问题。 可再生能源方面，太阳能、风能现在很热。这两种能源都能发电，但得到的电的质量跟火电、水电的质量不可相提并论，风电甚至被叫作“垃圾电”。因为风力处于变化状态，发出的电有波动，频率、功率都不稳定，虽然会经过一些处理，但处理完了还不如燃气轮机发的电稳定。所以电网在接受风力发电时规定，风电不能超过电网总容量的一定百分比。太阳能发出来的是直流电，需要变成交流，而且也会因光照强度的变化而强弱不均。怎么能够大量、长期使用这些不稳定的电？这里面还有很多技术问题要攻关。 生物质能方面，秸秆气化、秸秆发电等只是权宜之计。秸秆本来不值钱，然而一旦可以用来产生经济效益，农民可能就要涨价，这样成本就上去了。所以秸秆最好是粉碎完了就地回田，把土地保养好一点。搞生物质能，秸秆不是方向，应该想办法发展新的生物质来源。这方面的研究已经在做。例如利用水面发展海藻，来制石油、制氢。像绿藻，含油量就比较高，而且发展起来不占地。今年4月北京的新能源展览上，中国新奥公司就展示了用绿藻提炼石油的技术。类似这样的新生物质虽然是长远的方向，不可能很快产生实际效益，但投入研发是有意义的。 再说电动车，我个人觉得中国现在炒得有点过分。电动自行车，大家可以看到街上已经有很多，有赞成的，有不赞成的。赞成的说它省劲，跑起来动力还可以；不赞成的说它速度快、危险，而且刹车声极其刺耳。电动自行车毕竟价格不高，大部分人买得起；而电动汽车则不一样，它关系到中国今后的汽车发展战略，对经济的影响更大。 电动汽车有两个最大的问题需要解决：一是续驶里程，即充满一次电后最多能跑多远。二是充电时间，即一次需要多长时间能把电充满。国外的大汽车公司，像丰田、通用、福特等，它们生产的电动汽车续驶里程一般是160公里左右，没有几个说能超过200公里的。《汽车族》杂志举办的“新动2009中国新能源汽车评选”会上，日产NUVU全电动车获得“2009中国年度新能源汽车特殊贡献车型”奖，该车准备2010年进入美国市场，2011年进入中国市场，其最高速度可达120公里/小时，续驶里程不过125公里。而咱们国家说500公里的都有，也不知道真假。电动汽车充一次电要几小时，这也大大限制了它的使用。如果从北京开到石家庄，中间还要停下来充几个小时的电，大概每个人都觉得麻烦。所以国外发展电动汽车，定位非常明确。比如说日本，就把纯电池电动车定位于在一个城市内行驶的汽车。也就是说，作为上下班的代步车还可以。我们现在宣传的快速充电，说是十几分钟就能充完，然而快速充电的反面作用就是会带来电池寿命的急剧减低。大家都有体会，一般手机电池、数码相机电池充1000次就了不起了。电动汽车按照指标规定，大概也就是2000次深度充放。这样六年左右整个电池就报废了，换电池的价格不菲。 同时，我们还要考虑到消费者的心理。因为一般人买汽车，是想着可以开着到任何想去的地方，虽然实际上并不一定会开车跑很远。但当你买电动汽车时，知道它只能跑很近，而且并不便宜，要花十四五万，你会买吗？所有这些因素都决定了纯电池电动汽车的使用范围有限、市场前景有限，不能解决汽车的根本问题。 发展太阳能、核能、风能、新的生物质能，做电动汽车，等等，这本身都是对的，但不能一哄而上。中国有句古话说得好，“人无远虑，必有近忧”。在当今新能源的大热潮之下，我认为我们还是必须冷静下来，对各种新能源的发展进行理性评估，比较优劣，做更远的谋划。 二、氢能是最理想的车用能源 在众多的新能源中，氢能是具有巨大发展潜力的未来能源之一。氢能是一种洁净的可再生能源，同时又具有可储、可输的特点。目前，它是理想的低污染甚至零污染的车用能源；长远看，它的发展可能带来能源结构的重大改变。 氢能是二次能源，地球上没有天然的氢，现在的氢大部分通过煤、天然气等化石能源与水反应来制取。而随着化石能源越来越少，长远看从可再生能源制氢是最理想的情景。太阳能、风能、地热能等制氢，制出来的氢可以储存起来，用作发电的燃料（氢能发电很稳定）或汽车燃料。所以，氢能将是可再生能源利用的一个很重要的桥梁。 用氢做车用燃料，是解决汽车燃料问题的终极方案。现阶段氢能的主要使用方式是氢在内燃机内的直接燃烧和氢在燃料电池中的电化学转换。前面说过，如果是仅仅用于上下班的班车、校车，纯电池电动汽车是不错的选择。但由于它受续驶里程和充电时间的限制，所以大部分的汽车还是要考虑用替代燃料。而这种燃料我认为从长远来讲，必定是氢能。因为我们可以设想一下，从东北开车到海南，不可能说一开始用生物柴油，开几百公里后就变成用乙醇，再开几百公里后又变成用甲醇吧？最好是有一种燃料，能像现在的汽油一样，比较一统、比较大众，大家都能接受。而氢能源汽车目前从技术上讲已经完全能够做到这一点。 美国加州今年5月27日组织了一个燃料电池车长距离示范，11辆氢燃料电池车开了2700多公里，行驶九天，没有问题。充一次氢的续驶里程，目前最好的水平是日本丰田公司的FCHV-adv氢燃料电池轿车，该车最高时速可达每小时155公里，一次充氢气仅用3分钟，充一次氢气可以行驶830公里，超过一般汽油汽车的续驶里程。需要特别强调的是：这里所讲的830公里是指车用储氢罐的体积完全不影响汽车的舒适程度和使用空间，即该放行李的地方放行李，该坐人的地方坐人，跟现有的汽油车没有区别。今后如果能把基础设施建好，随处有加氢站，这种汽车跑到哪里都没问题。初步预计，氢燃料电池车真正的产业化大概是十几年以后，在2020年左右。 氢直接燃烧的用途同样也可以用于汽车，即做氢气内燃发动机汽车。氢内燃机汽车最大的好处是便宜。现在的氢燃料汽车使用起来之所以贵，原因之一就在于对燃料的品质要求很高。氢气中的一氧化碳浓度要求小于一个PPm，即百万分之一，否则开车会容易中毒；这对化石能源制得的氢气,要求是很严格的。如果换用氢内燃机汽车，则对氢气中的一氧化碳浓度基本上没有限制。因而这样的氢成本非常低，一立方米不到一块钱，一公斤氢气的生产成本不到12元，比使用汽油便宜很多。 目前内燃机如果用纯氢做燃料问题比较多，虽然发动机改动不大，但控制系统要求极严，而且也缺乏供应氢气的加氢站。天然气汽车被称作清洁能源汽车，工程师们发现在天然气里掺入20%体积的氢气，效果会比纯用天然气更好，氮氧化物排放能减少一半。所以对于用天然气加氢气做燃料，我们呼吁了很多年。清华大学汽车系做的HCNG（氢能压缩天然气燃料）汽车，大量的数据表明效果很好，用国产内燃机，可以达到国四排放标准，现在正在推广。大家比较看好这种车的前景，因为天然气在中国已经开始普及，尤其是西气东输以后，很多城市可以供应天然气。咱们的石油储备不多，要是用天然气加氢气做汽车燃料，可以节省很多石油。 氢从哪里来呢？现在主要是利用工业副产氢。例如在炼焦过程中产生的焦炉煤气，相当一部分我们没有加以利用，每年空排的焦炉煤气将近200亿立方米。这些焦炉煤气里面就含有50%的氢气，我们只需要不多的投资就能提取出氢气来，成本非常便宜。 氢内燃机汽车和氢燃料电池汽车是未来汽车的发展方向。2008年8月，美国工程院的六个院士加上十几个专家组成了一个专家组，专门预测了美国氢能汽车的发展动向。他们预测，到2050年美国汽车的总保有量是3.7亿辆，到时氢能汽车发展得好的话，将有3亿辆是氢能车（包括氢内燃机）；氢能汽车发展得一般，大约是2亿辆；发展得不好，也会有7000万辆氢能车。 三、中国氢能发展现状及面临的问题 中国现在的氢能发展水平和国际相比，有自己的长处和特点，但也有不足。比如说制氢，应该说中国是全世界生产氢气最多的国家。2002年中国生产氢气800 多万吨，仅次于美国。而现在产量基本上已经翻番。2008年，我国神华集团建成全世界最大的煤制氢工厂，每小时可生产625吨氢气。不过我国不足的方面也很明显。全世界氢能的96%、中国氢能的97%都来自化石能源，3%、4%来自水电。我国化石能源制氢设备小、技术水平不高，与国外有很大差距。包括神华集团，煤的气化环节（制氢最重要的一块）还是用的壳牌技术。 氢的净化方面，中国也有优势。通过化石能源制出来的氢很不干净，伴随有氮氧化物、一氧化碳等等，需要净化。目前，工业界最常用的净化方法就是变压吸附（PSA）。这个技术中国现在做得最好。即便外国公司在中国拿到了工程，也往往找中国公司来做PSA部分。 储氢技术上，咱们也有长处。储氢技术很多，目前最实用的有三种方法：一是高压压缩；二是液化；三是做成储氢合金，即把氢吸进合金原子之间的缝隙中，变成固态，这种状态下单位体积的氢含量甚至比液氢含量还要多。高压储氢方面我们作出很多贡献，做的最大的固定式高压储氢容器是70兆巴，相当于700公斤左右。国际上有，但体积没有我们大。轻质的高压储氢容器，35兆巴的可以国产，70兆巴的在研制。另外很多国家现在都在研究储氢合金，最常用的储氢合金是 LaNi5，全世界的产能是三万吨左右，主要集中在中国和日本，其中，中国产能世界第一。 用氢方面，前面说过主要是两种方法：一是直接燃烧；二是做成燃料电池。中国的氢燃料电池车在2008年北京奥运会作了示范，而且今年年初还派了十六辆氢燃料电池轿车到美国加州去参加示范，已经走出了国门。记得2000年，中国的公共汽车要搞氢燃料电池，想申请联合国的项目，我作为中国专家去联合国UNDP 办公室答辩，当时外国人都看不起我们：“你们发展中国家还能搞燃料电池？”而现在，我们自己造出了国产的氢燃料电池车，还多次在国际燃料电池车大赛中获得奖项。这里特别要说明，氢燃料电池车的商业化大约在2015年－2020年。氢燃料电池车是百年汽车的革命，也是我国跨越式发展汽车的最好的机遇。今年5 月，美国总统奥巴马认为氢燃料电池车还为时很远，消减了美国的氢能研发经费。这正是给了我们发力的好时机。我们要反美国之道而行，加快发展氢燃料电池车，催化商业过程，为中国汽车的普及铺平道路。 现在氢内燃机汽车国际上发展很快，宝马、福特、马自达等大公司都在做，宝马投了十亿欧元，做得最好。宝马7系列已经有氢能源车，为了适应当前加氢站不多的情况，它采用氢和汽油双燃料，可以通过开关随时转换。这种车在生产线上已经生产了100台，去年拿了几台到中国来，在上海、广州、北京让大家试乘试驾。中国以前对氢内燃机这一块重视不够，发展比较慢；但近来也发展很快，长安汽车公司已经做出了氢内燃机样车，并进行了展示。 总而言之，氢能并不像很多人所想像的那么遥远。氢的利用有远有近，除了前面讲的在技术上已经可以实施的氢燃料电池汽车和氢内燃机汽车，在中国马上可以商业化的还有氢氧切割机、副产氢气的提纯、特种燃料电池车（如仓库里的码高机）等。与氢燃料电池车相比，氢内燃机汽车的产业化可能离我们更近一些，因为主要的技术中国已经攻克了，只是还没有真正做起来。而且我们的HCNG燃料汽车不比国外差，可以先发展。先从HCNG燃料开始，再到纯氢燃料，要一步步走。而氢燃料电池方面，也还有很多可以超越的空间。中国人那么聪明，完全有机会率先攻关，走到世界的前列。 结 语 整个氢能产业的发展，现在国外已经做了很多比较细的工作。与之相比，我们做得还很不够，这其中涉及到管理体制问题。像日本，围绕重大科研管理专门成立了一个NEDO公司，这个公司归通产省管，全日本的科技项目都由它去运作、招标、审查。我们国家的科技部下面也有高技术中心，但属于官方性质，与人家的公司性质不同。性质不同，责任感也就不一样。德国政府计划在2007年到2016年的15年内，投资14亿欧元做氢能燃料电池示范；还专门成立了一个NOW公司，来管理氢能项目。而谈到发展氢能，我国连一个国家级的氢能路线图都没有公布过。没有氢能路线图，就看不清前面的路。今天说要下大力气搞氢能，明天有人反对又不搞了，这样就很影响氢能的进展。 没有相应政策管理体制的支持与保障，要创新就很难。所以，中国要想抓住发展氢能的机遇，国家一方面要加大投入，鼓励创新；另一方面要通过政策支持，把氢能经济中能够商业化的部分先做起来，尽快推动产业化。
